Innehåll. Cellfysiologi och mikrobiologi. Humana cellers storlekar. Cellmembranets uppbyggnad Ambulans- och akutsjukvård

Transkript

1 Cellfysiologi och mikrobiologi Ambulans- och akutsjukvård 22 januari 2018 Annelie Augustinsson Innehåll Humana cellers utseende och utveckling Cellmembranet uppbyggnad, transporter, membranpotential och aktionspotential Cellkärnan DNA, kromosomer och celldelning roteinsyntesen AT-produktionen Bakterier utseende och Gramindelning Eukaryot cell och prokaryot cell Virus utseende, RNA- och DNA-virus samt hölje- och nakna virus Eukaryot cell prokaryot cell virus Humana cellers storlekar Små sfäriska blodceller (några hundradels mm) Äggcell (~ 0,1 mm) Långsträckt nervcell Cellmembranets uppbyggnad Fosfolipider Kolesterol roteiner Kolhydrater > 1 m 1

2 Receptorer Enzym Cellmembran Substrat rodukt Intracellulär receptor Biologiskt svar Fettlösligt hormon Icke fettlösligt hormon Aktivt centrum Biologiskt svar Bild 3.3 Sand et al. Människokroppen Enzym Sekundär budbärare Receptor i cellmembranet Enzym Transport genom cellmembranet assiv transport Sker utan tillskott av energi och är beroende av koncentrationsgradienten. Aktiv transport Kräver tillskott av energi och är helt oberoende av koncentrationsgradienten. assiva transporter Diffusion Transport av ämnen genom cellmembranet tills koncentrationen är lika på båda sidor om membranet. Osmos (osmotisk diffusion) Transport av vatten genom cellmembranet. 2

3 assiva transporter Diffusion Transport av ämnen genom cellmembranet tills koncentrationen är lika på båda sidor om membranet. Osmos (osmotisk diffusion) Transport av vatten genom cellmembranet. Filtration Transport av vätska genom cellmembranet från ett vätskerum med högre hydrostatiskt tryck till ett vätskerum med lägre tryck. Aktiv transport = Na/K-pumpen Na AT Na + K + Na + K + AD Transport av stora molekyler Membranpotential ECV Cellmembran Elektronneutral Elektronneutral Endocytos = in i cellen Exocytos = ut ur cellen Bild 2.23 Sand et al. Människokroppen 3

4 Vilomembranpotential Aktionspotential Na + Cellmembran med: kanalprotein för diffusion av Na + Signalsubstans Receptorstyrd Na + -kanal transportprotein för transport av Na + och K + (Na/K-pump) K + kanalprotein för diffusion av K + K + -diffusion via motorvägar och Na + - diffusion via skogsstigar. Na/K-pump återställer koncentrationsskillnaden. 1. Receptorstyrda Na + -kanaler öppnas när en signalsubstans binds till receptorn. Depolariseringen påbörjas. Aktionspotential Spänningsstyrd Na + -kanal Aktionspotential 2. Spänningsstyrda Na + -kanaler öppnas när tröskelvärdet uppnås. Depolariseringen fortsätter. Aktionspotentialen har startat. Spänningsstyrd K + -kanal 3. Spänningsstyrda Na + -kanaler stängs och spänningsstyrda K + -kanaler öppnas. Repolarisationen påbörjas. 4

5 Aktionspotential Na/K-pump 4. När membranpotentialen åter är nära vilovärdet stängs de spänningsstyrda K + -kanalerna. Lite för många K + brukar diffundera ut ur cellen så en lätt hyperpolarisering uppstår innan vilomembranpotentialen återskapas. Na/K-pumparna pumpar ut Na + och in K + och vilomembranpotentialen återupptas. Cellkärnan (nucleus) I alla celler som kan dela sig (föröka sig) finns cellkärnor. Cellkärnorna innehåller genetisk information, arvsmassa, det vill säga DNA (deoxyribonukleinsyra), som lagras och överförs från generation till generation. Cellkärnan (nucleus) Cellkärnan innehåller 46 kromosomer (23 kromosompar). Mitos Celldelning Meios 22 par kallas autosomala kromosomer. ar nr 23 kallas könskromosomer. 5

6 roteinsyntesen AT-produktionen Mitokondrierna är cellens energifabriker. De producerar värme (70 90%) och AT (10 30%), som är den viktigaste formen av lagrad energi. AT = adenosintrifosfat Adenosin Adenosin Energi AT AD + Energi + roteiner Kolhydrater Fett Namn Omvandling Beskrivning Energiutbyte per glykosmolekyl I cytosolen Anaerob process I mitokondrien Aerob process Aminosyror Monosackarider Glycerol Fettsyror Glykolys Acetyl-CoA Citronsyracykeln 1 glukosmolekyl 2 AT 2 puryvat 2 AT Glykolys Länkreaktionen Glykos + 2 NAD AD + 2 i 2 NADH + 2 yruvat + 4 AT + 2 H 2O + 2 H + I ungefär 10 steg sönderdelas en molekyl glykos till två molekyler pyruvat. yruvat + NAD + + CoA-SH Acetyl-CoA + NADH + CO 2 Reaktion som utförs av enzymet pyruvatdehydrogenas 2 NADH Citronsyracykeln Acetyl-CoA + 3 NAD + + FAD + GD H 2O CoA-SH + 3 NADH + H + + FADH 2 + GT + 2 CO H + Elektrontransportkedjan NADH + H + + (1/2) O 2 H 2O + NAD + Först sammanförs en molekyl acetyl CoA med en molekyl oxaloacetat. Under citronsyracykelns åtta steg avspjälkas 2 koldioxid och oxaloacetat återbildas. En elektron med hög energi flyttas från elektronbärare till elektronbärare i ungefär 8 steg. I tre av dessa kan laddningsomflyttningen användas för att förflytta 2 protoner över ett membran. å detta sätt byggs en laddningsskillnad upp, som fungerar som ett elektriskt batteri. Oxidativ fosforylering AD + O 2 AT Ett protein (AT-syntas) släpper tillbaka 2 av de protoner som hopats på ena sidan av membranet. Den energi som protonerna förlorar används till att producera en AT. Varje NADH renderar i tre AT och varje FADH renderar i 2 AT, vilket ger 3*10 AT + 2*2 AT. 2 AT och 2 NADH 6 NADH, 2 FADH och 2 AT (via GT) 44 protoner transporterade över membranet 34 AT Totalt: 38 AT (motsvarar 1,14 MJ) Elektrontransportkedjan Oxidativ fosforylering 34 AT 6

7 CYTOSOL AT-produktionen Anaerob process Glykolys 1 glukosmolekyl 2 pyruvat + 2 AT Koldioxid Vatten Aerob process Acetyl-CoA Citronsyracykeln Oxidativ fosforylering MITOKONDRIE 2 AT 34 AT Värme Biologiska relationer mellan patogena organismer Rike atogena mikroorganismer Celltyp Djur Maskar Eukaryoter Växter Inga Eukaryoter rotister rotozoer Svampar Eukaryoter Eukaryoter rokaryoter Bakterier rokaryoter Virus Icke-cellulära Former på bakterier Eukaryot cell och prokaryot cell kock diplokock streptokock ER Cellkärna Golgiapparat Eukaryota celler har många membranförsedda organeller med olika funktioner. stafylokock stav Mitokondrier Lysosomer Cellvägg lasmamembran Cytoplasma med ribosomer DNA spirill/spiroket 7

8 Grampositiv bakterie Gramnegativ bakterie eptidoglykan (murein) Teikonsyror orin Lipopolysackarider (LS) Cellvägg lasmamembran Yttre membran Cellvägg lasmamembran Lipoprotein eptidoglykan (murein) Gramfärgning Virus Grampositiva Gramnegativa Fixering Kristallviolett rokaryot cell Jod Avfärgning Safranin Eukaryot cell Virus 8

9 Virus utseende DNA-virus och RNA-virus DNA-virus Månghörningformat höljevirus Månghörningformat höljevirus med proteinutskott Naket månghörningformat virus med proteinutskott RNA-virus Cellkärna Naket månghörningformat virus Spiralformat höljevirus Förökning av DNA-virus 1. Infektion adsorption penetration 2. Avklädning 3a. Transkription 3b. Replikation 4. Translation 5a. Transport 5b. Ihopsättning DNA Förökning av RNA-virus 1. Infektion adsorption 2. enetration ( avklädning) 3. Transkription replikation translation 4. Transport ihopsättning

10 Frisättning av höljevirus Frisättning av RNA-virus 6. Frisättning (avknoppning) 7. Färdigt nytt virus 5. Lytisk frisättning DNA 5 Eukaryot cell prokaryot cell virus Innehåller DNA och/eller RNA? Har cellvägg? Har självständig metabolism? Har självständig reproduktion? Finns humanpatogena arter? Fungerar antibiotika som behandling? Eukaryota celler rokaryota celler Virus DNA och RNA DNA och RNA DNA eller RNA (inte båda) Nej Ja Nej (endast alger) Ja Ja Nej Ja Ja Nej Ja Ja Ja Nej Ja Nej 10